La bascule de Schmitt

La bascule de Schmitt,inventé en 1934 par l'ingénieur américain Otto Schmitt, est un dispositif dont la sortie bascule d'un état à un autre à des seuils de tension différent pour l'un et l'autre des états. On nomme ce phénomène un hystérésis. La bascule passe à l'état haut quand la tension d'entrée est à un certain niveau et bascule à un état bas quand celle-ci se trouve à un autre niveau. Toute tension d'entrée entre les deux laisse la sortie inchangée. Elle se construit au moyen d'un AOP en comparateur. Et s'avère d'une grande utilité pour éliminer le bruit présent dans un signal numérique.

Le diviseur de tension formée par les résistance R1 et R2 fourni un réaction de tension positive sur l'entrée non-inverseuse de l'amplificateur. si la tension de sortie de l'amplificateur est saturée positivement une tension positive est réinjectée dans l'entrée non inverseuse ce qui assure le maintient de la sortie dans un état de saturation positive (état haut). Si au contraire la tension de sortie de l'amplificateur est saturée négativement une tension négative est réinjecté dans l'entrée non-inverseuse ce qui assure le maintient de la sortie dans un état de saturation négative (état bas).

Le taux de réaction peut être calculé au moyen de l'équation suivante,

B = R2 / (R1+ R2)

La tension de polarisation appliquée à l'entrée non-inverseuse de l'AOP peut être obtenu par la formule suivante,

Vpol = BVsat

où B est le taux de réaction et Vsat la tension de saturation (positive à l'état haut et négative à l'état bas). Les deux tension de polarisations, celle calculée avec le Vsat de la sortie haute Vpol+ et celle calculée avec le Vsat la sortie basse Vpol-, correspondent au seuil de basculement.

Ces points de basculement interviennent quand la tension d'entrée Ve est suffisament grande (en positif ou négatif) pour annuler l'effet de la rétroaction. Quand la tension de sortie est saturée positivement la tension Ve doit être supérieure à la tension de polarisation Vpol+. Et quand la sortie est saturée par une tension négative Ve doit alors être une tension négative inférieur à Vpol-.

Le condensateur C1 en parallèle avec R1 est un condensateur dit accélérateur qui annule l'effet de retard engendré par le condensateur parasite Cp apparaissant entre les borne de R2. Cette capacité parasite Cp induit un retard car elle doit être chargée/déchargée avant que la tension de polarisation ne puisse changer.

Pour neutraliser les effets de cette capacité parasites, il faut que la cellule de retard formée par Cp et R2 soit contrebalancée par la cellule accélératrice formée par C1 et R2. Ce qui s'exprime dans l'équation suivante,

C1R1 >= CpR2

Par conséquent on peut obtenir la valeur de C1 au moyen de la formule ci-dessous,

C1 = Cp(R2/R1)

où C1 est la capacité d'accélération, Cp la capacité parasite, R1 la résistance de réaction et R2 la résistance entre l'entrée non-inverseuse et la masse.

L'usage d'un condensateur accélérateur n'est pas obligatoire, il n'est nécessaire que si ce retard induit par Cp devient un problème.

Voici un exemple de bascule de Schmitt muni d'un condensateur accélérateur,

L'auteur n'assume AUCUNE responsabilité concernant les conséquences pouvant découler de l'usage des circuits ou de toute erreur de conception. Ces informations sont fournies tel quel sans aucune garantie.

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